Lithium-zwavelbatterij moet elektrisch vliegtuig mogelijk maken

Studenten van de TU Delft en van Queen’s University uit Belfast hebben een vierpersoons lesvliegtuig ontworpen dat vliegt op lithium-zwavelbatterijen. Het zou veel stiller en minder vervuilend moeten zijn dan een conventioneel vliegtuig met een benzinemotor. In theorie is het bovendien veel goedkoper in gebruik.

De lithium-zwavelbatterij wordt momenteel ontwikkeld door Sion Power in Tucson, Arizona. De anode is van lithium, de kathode is een kunststof substraat waarin zich een mengsel van zwavel en lithiumsulfide bevindt. Tussen kathode en anode zit een poreuze laag.

Chemisch is het proces vrij gecompliceerd. Bij het opladen wordt Li₂S in een aantal stappen omgezet in allerlei lithiumpolysulfides. Uiteindelijk blijft S₈ over in de kathode terwijl Li door de tussenlaag naar de anode migreert. Bij het ontladen gebeurt uiteraard het omgekeerde.

Tot nu toe heeft Sion Power alleen enkele kleine prototypes van deze batterijen gemaakt. Maar nu is al duidelijk dat de energiedichtheid zeker tweemaal zo hoog wordt als die van de beste lithiumbatterijen van dit moment.

“Er bestaat al een motorzwever op Li-ionbatterijen. Maar die gebruikt de elektromotor alleen voor de start want na 15 minuten zijn de batterijen leeg”, legt TU-student Ivor van Dartel uit. “We hebben berekend dat je met Li-polymeercellen een tweepersoons vliegtuig moet kunnen maken dat 2,5 uur kan vliegen. Maar om een vierpersoons toestel te bouwen dat ook qua prestaties concurrerend is, heb je de Li-zwavelbatterijen nodig.”

Nadeel is wel dat snel opladen van de Li-S batterijen nog niet mogelijk is. Daarom is het vliegtuigontwerp voorzien van een verwisselbare batterij. “Op een lading moet je 4,5 uur kunnen vliegen, en we denken dat het opladen evenlang duurt. Een vliegschool zou dus twee sets batterijen moeten aanschaffen.”

Een ander nadeel is dat zo’n set batterijen naar schatting 39.000 euro kost en na 300 keer opladen versleten is. Maar de studenten hebben berekend dat je per vlieguur dan nog steeds beneden de 30 euro aan energie- en batterijvervangingskosten blijft. Bij een Cessna 172-lesvliegtuig ben je alleen aan vliegtuigbenzine al 55 euro per uur kwijt.

bron: TU Delft